پژوهشگران برای تولید سلول‌های خونی انسان در آزمایشگاه روشی نوین یافته‌اند که فرایند طبیعی تشکیل خون در جنین را تقلید می‌کند. از این کشف می‌توان برای مطالعه و درمان بیماری‌هایی نظیر سرطان خون و نیز تولید سلول‌های بنیادی سازگار با بدن بیمار و مناسب برای پیوند بهره برد.
به گزارش دانشگاه کمبریج، دانشمندان این دانشگاه با استفاده از سلول‌های بنیادی خون انسان، ساختارهایی سه‌بعدی مشابه جنین ایجاد کرده‌اند که برخی از جنبه‌های مراحل بسیار ابتدایی رشد انسان از جمله تولید سلول‌های بنیادی خون را بازتولید می‌کند.
سلول‌های بنیادی خون (hematopoietic stem cells) سلول‌های نابالغی‌اند که می‌توانند به هر نوع سلول خونی، از جمله گلبول‌های قرمز حامل اکسیژن و انواع مختلف گلبول‌های سفید که برای سیستم ایمنی حیاتی‌اند، تبدیل شوند.
هماتوئیدها؛ ساختارهای شبه‌جنینی تولیدکننده سلول‌های خونی
این ساختارهای شبه‌جنینی که پژوهشگران آن‌ها را هماتوئید» (Hematoids) نامیده‌اند، خودسازمان‌دهنده‌‌اند و پس از حدود دو هفته رشد در آزمایشگاه، درست مانند فرایند طبیعی در جنین انسان، شروع به تولید خون می‌کنند. هرچند بسیاری از جنبه‌ها در آن‌ها با جنین واقعی تفاوت دارد و نمی‌توانند به جنین کامل تبدیل شوند، چون فاقد برخی بافت‌های حیاتی مانند کیسه زرده و جفت‌اند که برای رشد بیشتر لازم‌اند.
با این حال، هماتوئیدها برای درک بهتر فرایند شکل‌گیری خون در مراحل اولیه رشد انسان، شبیه‌سازی اختلالات خونی مانند لوسمی (سرطان خون) و تولید سلول‌های بنیادی پایدار برای پیوند، ابزاری ارزشمند محسوب می‌شوند.
نکته جالب‌تر اینکه سلول‌های بنیادی انسانی مورداستفاده برای ایجاد هماتوئیدها می‌توانند از هر سلول بدن تولید شوند. این یعنی در آینده می‌توان از این روش برای درمان‌های شخصی‌سازی شده‌ــ یعنی تولید خونی کاملا سازگار با بدن خود بیمار‌ــ بهره برد.
البته برای تولید سلول‌های بنیادی خونی در آزمایشگاه روش‌های دیگری نیز وجود دارد، اما آن‌ها برای رشد سلول‌ها به ترکیب پیچیده‌ای از پروتئین‌های کمکی نیاز دارند. در حالی که روش جدید فرایند طبیعی رشد جنین انسان را تقلید می‌کند؛ در این روش، محیط درونی خود سلول‌ها موجب شکل‌گیری سلول‌های خونی و حتی سلول‌های قلب تپنده می‌شود.
اگرچه برای تولید سلول‌های بنیادی خونی در آزمایشگاه قبلا هم روش‌هایی وجود داشت، برای رشد و تمایز سلول‌ها معمولا به افزودن ترکیبات پروتئینی خاص نیاز است، اما در روش جدید با استفاده از مدل شبه‌جنینی، رشد سلول‌ها به‌طور طبیعی و مشابه آنچه در بدن جنین انسان رخ می‌دهد، پیش میرود. در این روش، خود سلول‌ها با تکیه بر محیط داخلی‌شان روند رشد را هدایت می‌کنند و به‌تنهایی قادرند سلول‌های خونی و حتی سلول‌های قلبی تپنده تولید کنند.
نتایج این پژوهش در مجله «گزارش‌های سلولی» (Cell Reports) منتشر شد.
دکتر جیتش نوپان، پژوهشگر مرکز گوردون دانشگاه کمبریج و نویسنده اول این مطالعه، می‌گوید: «آن لحظه‌ای که رنگ قرمز خون در ظرف آزمایش ظاهر شد، بسیار هیجان‌انگیز بود. آن‌قدر واضح بود که با چشم غیرمسلح هم دیده می‌شد.»
او اضافه کرد: «مدل جدید ما رشد خون جنینی انسان را در آزمایشگاه بازسازی می‌کند. این یافته روشن می‌کند که سلول‌های خونی چگونه به‌طور طبیعی در مراحل آغازین رشد انسان شکل می‌گیرند و می‌تواند به پیشرفت‌های پزشکی در زمینه آزمایش داروها، مطالعه رشد زودهنگام سیستم ایمنی و مدلسازی بیماری‌هایی مانند لوسمی منجر شود.»
دکتر جرالدین جوت، پژوهشگر دیگر این تیم، هم می‌گوید: «هماتوئیدها مرحله دوم رشد خون را بازنمایی می‌کنند؛ مرحله‌ای که به پیدایش سلول‌های ایمنی ویژه مانند لنفوسیت‌های تی منجر می‌شود و برای مطالعه رشد طبیعی و سرطانی سلول‌های خون مسیرهای هیجان‌انگیزی را می‌گشاید.»»
ساختارهای خودسازمان‌دهنده
مدل جدید شبه‌جنینی تغییرات سلولی مراحل بسیار ابتدایی رشد انسان را شبیه‌سازی می‌کند؛ همان زمانی که اندام‌ها و سیستم خونی در حال شکل‌گیری‌اند. پژوهشگران با میکروسکوپ، پدید آمدن هماتوئیدهای سه‌بعدی را مشاهده کردند. به گفته آنان، تا روز دوم، ساختارها به‌طور خودکار به سه لایه بنیادی بدن (اِکتودرم، مزودرم و اندودرم) سازمان یافتند. تا روز هشتم، سلول‌های قلبی تپنده شکل گرفتند و تا روز سیزدهم، لکه‌های قرمز خون در هماتوئیدها ظاهر شدند.
همچنین روشی توسعه یافت که نشان داد سلول‌های بنیادی خونی در هماتوئیدها می‌توانند به انواع مختلف سلول‌های خونی، از جمله سلول‌های ایمنی ویژه مانند سلول‌های تی، تمایز یابند.
نگاهی به آغاز زندگی انسان
مدل‌های شبه‌جنینی مشتق از سلول‌های بنیادی برای درک مراحل اولیه رشد انسان حیاتی‌اند. سلول‌های خونی در هماتوئیدها تا مرحله‌ای رشد می‌کنند که تقریبا با هفته چهارم تا پنجم رشد جنین انسان مطابقت دارد؛ مرحله‌ای که مشاهده مستقیم آن در جنین واقعی ممکن نیست، چون در آن زمان جنین در رحم مادر لانه‌گزینی کرده است.
تمام پژوهش‌های مربوط به مدلسازی رشد جنین انسانی باید مطابق مقررات اخلاقی و با تایید کمیته‌های تخصصی انجام شود. این مطالعه نیز همه مجوزهای لازم را دریافت کرده و مقاله نهایی پس از داوری علمی منتشر شده است.
